Компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 1)978058 Союз СоветскихСоциавктическихРеспублик(23) Приоритет 6 01 й 19/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.71088.8) Опубликовано 30,11,82 Бюллетень Но 44 Дата опубликования описания 30.11.82(72 Авторизобретения Р.А.Круглов чГлавная геофизическая обсерваторияим.А.И.Воейкова 71) Заявитель 54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АИПЛИТУДНЫХ ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах различного назначения, преимущественно в электроизмерительной технике, например в электронных вольтметрах для измерения пиковых значений электрических сигналов. Известен преобразователь амплитудных значений автокомпенсационного типа, содержащий вычитающее устройство, импульсный усилитель и цепь обратной связки с пиковым детектором и йС-фильтром 113.Недостатком такого преобразователя является погрешность от формы кривой сигнала. Эта погрешность проявляется в виде зависимости выходного напряжения преобразователя от скважности входных импульсов. Для уменьшения погрешности от скважности приходится увеличивать постоянную времени разряда конденсатора пикового детектора. Однако при наличии флуктуации амплитуды в пачке импульсов возникает дополнительная погрешность за счет нелинейных искажений огибающей на входе вычитающего устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности являетсякомпенсационный преобразователь амплитудных значений периодическихимпульсных сигналов, содержаиийуправляемый масштабный преобразователь, дифференциальный усилитель,входной и выходной двухполюсные переключатели, типовой детектор и коммутируемый кС-фильтр 2 1.ИЗвестное устройство имеет погрешность, определяемую нестабильностьюамплитуды импульсов, подаваемых наего второй вход, по отношению к ко 15 торой производится измерение,Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем,2 О что в компенсационный преобразователь амплитудных значений периодических импульсных сигналов, содержащий входной и выходной двухполюсные переключатели, масштабный управляемый преобразователь, первый ивторой пиковые детекторы, первый ивторой коммутируемые РС-фильтры, дифференциальный усилитель, первый входвходного двухполюсного переключателясоединен с входом устройства, еговыход соединен с входом масштабногоНа чертеже представлена блоксхема устройства.УстройствО содержит масштабный управляемый преобразователь 1, дифференциальный усилитель 2, входнойухполюсный переключатель 3, выходй двухполюсный переключатель 4, первый пиковый детектор 5, первый коммутируемый йС-Фильтр б, второй пиковый детектор 7, второй коммутируемый йС-Фильтр 8, второй масштабный управляемый преобразователь 9, второй дифференциальный усилитель 10, второй входной двухполюсный пе 55 60 реключатель 11, второй выходной двухполюсный переключатель 12, первый б 5 преобразователя, выход которого соединен с входом выходного двухполюсного переключателя, первый выходкоторого через последовательно соединенные первый пиковый детектор ипервый коммутируемый й С-фильтр соединен с выходом устройства, а еговторой выход через последовательносоединенные второй пиковый детектори второй й С-фильтр соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом масштабного преобразователя, введены вторые входнойи выходной двухполюсные переключатели, вторые масштабный управляемый 15преобразователь и дифференциальныйусилитель, дополнительные первый ивторой пиковые детекторы и коммутиру-,емый РС-фильтр, электронный кл)оч и,С-фильтр, причем, первый вход входного двухполюсного переключателя соединен с входом устройства, его второй.вход соединен с выходом электронного ключа, вход которого соединен свыходом РС-фильтра и вторым входомвторого дифференциального усилителя,первый вход которого через дополнительный коммутируемый Й С-фильтр илервый дополнительный пиковый детектор соединен с одним из выходов дополнительного выходного двухполюсного переключателя, второй выход которого соединен .с вторым входом входного двухполюсного переключателя,выход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входомвторого управляемого масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом второго выходного двухполюсного переключателя, а его управляющий вход соединен с выходом второго дифференциального усилителя, управляющий вход электронного ключа ивход второго дополнительного пикового детектора соединены с входом устройства, выход второго дополнительного пикового детектора соединен с входом ВС-фильтра, выход которого соединен с.вторым входом дифференциального усилителя. дополнительный пиковый детектор 13;дополнительный коммутируемый йСфильтр 14,второй дополнительный пико-вйй детектор 15, й С-фильтр 16, электронный ключ 17.Устройство работает следующим образом,Последовательность ймпульсных сигналов с амплитудой поступает на первый вход двухполюсного переключателя3, а затем через двухполюсные переключатели 3 и 4, масштабный управляемый преобразователь 1, первый пиковый детектор 5 и первый коммутируемыйЙС-фильтр 6 на выход устройства.Коэффициент передачи масштабногоуправляемого преобразователя 1 определяется напряжением на его управляющем входе. Это напряжение приразомкнутой цепи обратной связи пропорционально разности между амплитудой Ч .импульсов, поступающих на входдифференциального усилителя 2 с выхода коммутируемого РС-фильтра 8 иуровнем постоянного напряжения Ч,поступающим на его второй вход с выхода К С-фильтра 16.Последовательность импульсов самплитудой Ч Формируется на одномиз входов дифференциального усилителя 2 из последовательности импульсовЧ 2, поступающих на второй входдвухполюсного переключателя 3 в результате прохождения их через двухполюсные переключатели 3 и 4, масштабный преобразователь 1, второйпиковый детектор 7, второй коммутирующий ВС-фильтр 8.В установившемся режиме в результате действия обратной связи (сигнал обратной связи поступает на управляющий вход масштабного преобразователя 1 с выхода дифференциально-го усилителя 2 ) пиковые значениянапряжений на входах дифференциального усилителя 2 оказываются равными, т.е. ч: чз . При этом Ч = ЧК,К Кз, где К и Кэ - соответственно коэффициенты передачи пиковогодетектора 7 и РС-фильтра 8, Ккоэффициент передачи масштабногопреобразователя 1.Поскольку К С-Фильтр 8 сглаживаетвыходиое напряжение пикового детекччтора 7 р то Чд Кз= Ч, с Ч=Ч К Коткуда следует чч-ч)(, я к,С учетом этого можно записать где Ч - амплитуда импульсов, поступающая на вход устройства.Этот сигнал представляет собой периодическую последовательность импульсов с амплитудой Ч . После прохождения этих импульсов через детектор 5 и фильтр б получим напряжение постоянного тока с амплитудой1 5 э 6Ч2 7ПосколькУ ЧКЬ = Ч, то при К= К, что нетрудйо обеспечить напрактике, окончательно имеем Чз, -"ЧзЧ 2С целью исключения коммутационной помехи входы йС-фильтров б и 8 отключаются на время периода коммутации .смежного канала.Так как Чявляется входным сигналом компенсационного преобразователято предыдущее выражение можно записать в видеЧэхЧ 2,По аналогии с вышеизложенным можно записатьЧ - и:ивПоследовательность импульсных сигналов Ч 1, действующая на первом входе второго входного двухполюсного переключателя 11, получается в результа те преобразования последовательности импульсных сигналов, действующих на входе компенсационного преобразователя после прохождения их через де.тектор 15, Фильтр 18, ключ 17.ПоэтомуМ ч ч к к к Ч2 1 вх 1 Б 1 Ь гг еых Кб К 4 ъС учетом этого перепишем выражение дляв бх к 15 Кпи = 2,"эф1 эПоскольку второй вход второго функционального преобразователя соединен с входом компенсационного преобразователя,Ч - Чзх . Следовательно,-с - с 45 17 ЧЗЧ 2: Ч,х,а и:Принимая во внимание, что (см. выше ), представим выражениЕ дпя Чвых в следующем видевв вввык -кв кпВ силу идентичности детекторов 15 и 13 имеем право окончательно за- писатьбых = Чвх /Кц Таким образом, с точностью до постоянного множителя К выходное напряжение компенсационйого преобразователя равно среднему значению амплитуд входной импульсной последовательности.Для правильной работы устройства постоянную времени разряда конденсаторов пиковых детекторов 5 и 15 выбирают приблизительно равной периоду следования импульсов, чтобы исключить нелинейные искажения огибающей при наличии Флуктуаций амплитуды входного сигнала,5 10 15 формула изобретения Компенсационный преобразовательамплитудных значений периодическихимпульсных сигналов, содержащийвходной и выходной двухполюсные переключатели, масштабный управляемый 25 преобразователь, первый и второйпиковые детекторы, первый и второйкоммутируемые Р С-фильтры, дифференциальный усилитель, первый входвходного двухполюсного переключате ля соединен с входом устройства;его выход соединен с входом масштабного преобразователя, выход которогосоединен с входом выходного двухполюсного переключателя, первый выход ко торого через последовательно соединенные первый пиковый детектор и первый коммутируемый Р С-Фильтр соединенс выходом устройства, а его второйвыход через последовательно соеди ненные второй пиковый детектор ивторой РС-фильтр соединен с первымвходом дифференциального усилителя,выход которого соединен с управляющим входом масштабного преобразова теля, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точностипреобразования, в него введены вто"рые входной и выходной двухполюсныепереключатели, вторые масштабный 50 управляеьвй преобразователь и дифференциальный усилитель, дополнительные первый и второй пиковые детекторы и коммутируемый й С-фильтр, электронный ключ и РС-фильтр, причем первый вход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входомустройства, его второй вход соединен с выходом электронного ключа,вход которого соединен с выходом,РС-Фильтра и вторым входом второгодифференциального усилителя, первыйвход которого через дополнительныйкоммутируемый ЙС-фильтр и первый дополнительный пиковый детектор соединен с одним иэ выходов дополни- З тельного выходного двухполюсного,по делам изоб Москва, Ж, аз 9208 ног ени ушск 130 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 переключателя, второй выход которого соединен с вторым входом входного двухполюсного переключателя,выход второго входного двухполюсного переключателя соединен с входомвторого управляемого масштабногопреобразователя, выход которого соединен с входом второго выходногодвухполюсного переключателя, а егоуправляющий вход соединен с выходомвторого дифференциального усилителя, управляющий вход электронногоключа и вход второго дополнительного пикового детектора соединены. входом устройства, .выход второго дополнительного пикового детектора соединен с взодом ЕС-фильтра, выход которого соединен с вторым входом дифференциальногб.усилителя.Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе1. Волгин Л.И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. М., фСов. радио", 1971, с. 206.2. Эрглис К.Эи др. Электронные усилители М., Физматгиз, 1964, с.357 ( прототип )